Гигантский космический пузырь галактик, который считается остатком ранней Вселенной

Астрономы недавно обнаружили массивный космический пузырь, наполненный галактиками, который простирается примерно на миллиард световых лет в поперечнике и, по-видимому, является древними остатками зарождающейся Вселенной.

Этот пузырь называется Хоолейлана, в честь гавайского гимна творения, описывающего происхождение структуры. Считается, что массивный пузырь представляет собой то, что называется барионным акустическим колебанием, или БАО. Эти окаменелые отпечатки материи в ранней Вселенной датируются более чем 13 миллиардами лет, то есть к моменту, когда Вселенная вошла в новую прозрачную фазу примерно через 380 000 лет после Большого взрыва.

Холлиана, расположенная всего в 820 миллионах световых лет от Млечного Пути, состоит из полной сферической оболочки галактик со сверхскоплением ядра, как и предсказывает теория. Массивный пузырь также демонстрирует повышенную плотность галактик, исходящих из его центра, и состоит из ранее идентифицированных структур, которые сами по себе являются одними из крупнейших известных во Вселенной.

тот Новое открытиеопубликовано 5 сентября Астрофизический журналЭто не только поможет астрономам разгадать загадки ранней эволюции галактик, но также может намекнуть на тонкие проблемы, связанные со скоростью расширения Вселенной.

Как рождаются БАО?

Массивные БАО, такие как Хо’олейлана, были предсказаны на основе нашего нынешнего понимания Большого взрыва и того, как развивалась ранняя Вселенная.

В течение примерно 400 000 лет после Большого взрыва материя во Вселенной приняла форму плотного, почти однородного моря чрезвычайно горячей плазмы с электронами, слишком энергичными, чтобы располагаться вместе с атомными ядрами. Небольшие колебания плотности (около одной стотысячной) в этом море заставили гравитацию попытаться удержать вместе более крупные карманы материи.

Однако Вселенная оставалась слишком горячей для того, чтобы частицы могли слипаться после столкновения, что привело к перетягиванию каната между внешним давлением излучения и внутренней силой гравитации. Это создавало колебания давления, подобные звуковым волнам в море плазмы. БАО были созданы, когда эти колебания давления распространялись наружу, что приводило к небольшому увеличению плотности материала.

Но примерно через 380 000 лет после Большого взрыва Вселенная остыла до такой степени, что море электронов и ядер объединились, образовав нейтральные атомы, сделав Вселенную прозрачной для излучения. В этот момент пузыри застыли на месте, и любые пики плотности материи в конечном итоге проявились в виде массивных пузырей, заполненных галактиками.

Наблюдая и анализируя закономерности распределения галактик внутри БАО, астрономы могут многое узнать о том, что привело к возникновению крупнейших космических структур во Вселенной.

Собираем космические пазлы

Первые намеки на Хо’олейлану были обнаружены в 2016 году с помощью Sloan Digital Sky Survey, который зафиксировал часть структуры ее оболочки. Однако эта кора никогда не была связана с БАО, поскольку истинные размеры пузыря шириной в миллиард световых лет оставались скрытыми.

«Мы не искали его», — сказал Брент Талли, астроном из Гавайского университета и ведущий автор нового исследования. пресс-релиз. «Оно настолько массивное, что простирается до краев полосы неба, которую мы анализировали».

Используя данные Cosmicflows-4, крупнейшей в истории коллекции точных галактических расстояний, исследователи нанесли на карту гигантский пузырь в трех измерениях, что позволило им охарактеризовать всю сферическую оболочку Холеланы, а также показать, как ее многочисленные галактики упакованы вместе. .

«Создание этой карты и наблюдение за огромной структурой раковины было удивительным процессом», — сказал соавтор Даниэль Помареди из Университета CEA Париж-Сакле во Франции, который называет себя картографом группы.

«[M]Он добавил, что применение Хоолейланы в трех измерениях помогает нам понять ее содержание и ее связь с окружением. «Это был потрясающий процесс — построить эту карту и узнать, как гигантская структура коры Холлианы состоит из элементов, которые в прошлом считались одними из крупнейших структур во Вселенной».

Некоторые ранее идентифицированные массивные структуры, которые теперь связаны с Хо’олейланой, включают Великую стену Слоана, комплекс Геркулеса, Великую стену Кумы, сверхскопление Волопаса (около ядра пузыря) и расширенную Пустоту Ботеса, глобулу размером около 400 миллионов световых лучей. лет в ширину подПлотность галактик.

Вступает в противоречие с постоянной Хаббла?

Открытие Улиланы может иметь более глубокие последствия, чем просто лучшее понимание иерархии близлежащих галактических сверхструктур. По словам Талли, массивность и близость Хулайланы поднимают вопросы о предполагаемой скорости расширения Вселенной.

«Очень большой диаметр в миллиард световых лет превышает теоретические ожидания», — сказал Талли. «Если его формирование и эволюция согласуются с теорией, то этот БАО ближе, чем ожидалось, что указывает на высокую скорость расширения Вселенной».

По текущим оценкам, скорость расширения Вселенной (или постоянная Хаббла) составляет от 67 до 74 километров в секунду на мегапарсек. Но согласно анализу Холлианы как BAO, проведенному в новом исследовании, исследователи рассчитали немного более высокую скорость расширения — от 74,7 до 76,9 километров в секунду на миллион парсеков. Если этот результат подтвердится, это может еще больше усложнить спорный вопрос о том, насколько быстро на самом деле расширяется Вселенная.

Открытие Хоолейланы, особенно с учетом ее огромных размеров и близости к Млечному Пути, подчеркивает множество загадок, которые все еще хранит Вселенная. Однако, как и в случае со всеми открытиями, исследователи говорят, что необходимы дополнительные наблюдения и анализы, чтобы полностью понять истинную природу этой окаменевшей капли зарождающейся Вселенной.